Patrząc wstecz, wydaje mi się, że prawdziwy punkt zwrotny nastąpił wraz z rewolucją przemysłową. Wynalezienie silnika parowego i Rakiety Stephensona sprawiło, że sprawy naprawdę nabrały tempa. Chwilę później mieliśmy do czynienia z silnikiem spalinowym, który przyniósł ze sobą wykorzystanie paliw kopalnych do wytwarzania produktów petrochemicznych i… bum! Witamy w świecie samochodów, samolotów, ciężarówek i pociągów.

Czy zatrzymaliśmy się tam? Nie, nawet nie złapaliśmy oddechu. Zamiast tego pospieszyliśmy w kierunku rozwoju oleju napędowego, paliwa do silników odrzutowych i rakiet, by wreszcie naprawdę podnieść stawkę i zaryzykować prędkość co najmniej 30 000 km na godzinę, zdolną wynieść nas poza atmosferę ziemską!

Wszystkie te innowacje świadczą o naszych inżynierskich umysłach i zdolnościach, ale ile tak naprawdę kosztował nas ten postęp w dłuższej perspektywie? (i nie mówię o wartości pieniężnej, która byłaby horrendalna).

Cóż, po pierwsze, rozgrabiliśmy ziemskie zasoby paliw kopalnych. Podaż nie jest nieograniczona i wkrótce, w nieodległej przyszłości, zabraknie złóż naturalnych.

Do tego dochodzi emisja gazów cieplarnianych, które powstają w wyniku spalania paliw kopalnych. Czy wiecie, że są one nie tylko główną przyczyną globalnego ocieplenia i zmian klimatycznych, ale że transport sam w sobie jest odpowiedzialny za około jedną piątą wszystkich emisji CO2 na świecie? Ciężko to pojąć, prawda? Ale kiedy wsiadamy do swoich samochodów, przyczyniamy się do 39% tej emisji.

Do tego dochodzą szkodliwe zanieczyszczenia uwalniane do środowiska, takie jak benzen, śmiertelnie niebezpieczna rtęć, kwaśne deszcze i tlenek węgla, a to zaledwie kilka z nich, i wszystkie te substancje mogą wywierać wpływ na ludzkie zdrowie – widzicie teraz, jak realne koszty rosną.

Czy zatem, przy całej dzisiejszej technologii znajdzie się inny, bardziej zrównoważony sposób zasilania naszego transportu i zaspokajania potrzeby szybkości?

Cóż, jednym z najbardziej oczywistych i coraz bardziej popularnych wyborów jest wzrost popularności pojazdów elektrycznych. W samej Wielkiej Brytanii rząd od 2020 r. zobowiązał się do stopniowego wycofywania nowych samochodów osobowych z silnikiem napędzanym benzyną i olejem napędowym w perspektywie do 2030 r., a nowe samochody osobowe i dostawcze mają osiągnąć zerową emisję do 2035 r.^[4].

Mamy zatem rozwiązanie! – zawołacie… ale nadal istnieją wyzwania, z którymi należy się zmierzyć, zanim wszyscy będziemy mogli odetchnąć (dosłownie). Na przykład, czy każdy ma łatwą możliwość ładowania swojego pojazdu elektrycznego? Aby sprostać wymaganiom na krajową skalę, musi istnieć ogromna infrastruktura do ładowania. Wielka Brytania wydała już ponad 2 miliardy funtów na wsparcie pojazdów o zerowej emisji, zgodnie ze strategią dotyczącą sieci ładowania pojazdów elektrycznych obejmującej 300 000 publicznych stacji ładowania, która ma zostać wdrożona do 2030 r.

Teraz, zanim wszyscy popędzicie podłączyć swój nowy pojazd elektryczny, zadajcie sobie następujące pytania: Czy brytyjska sieć energetyczna jest w stanie obsłużyć całą infrastrukturę dedykowaną pojazdom elektrycznym? I co ważniejsze, skąd bierze się energia elektryczna, która będzie zasilać te punkty ładowania – w jakim stopniu pochodzi ze zrównoważonych źródeł?

Cóż, dobra wiadomość jest taka, że brytyjska sieć energetyczna jest zaprojektowana w sposób pozwalający jej obsługiwać szczyty i spadki zapotrzebowania na energię w ciągu dnia i roku, przy wystarczających ilościach wolnej mocy, aby bez problemu poradzić sobie ze wzrostem zapotrzebowania związanym z pojazdami elektrycznymi – zwłaszcza, że większość będzie ładowana w ciągu nocy, kiedy popyt jest najniższy.

Jeśli chodzi o zrównoważony rozwój, nadal pozostaje wiele do zrobienia. Z raportu UK Energy in Brief 2022 wynika, że 45% energii elektrycznej w Wielkiej Brytanii w 2021 r. nadal było wytwarzane z tradycyjnych, nieodpowiadających założeniom zrównoważonego rozwoju źródeł gazu, ropy i węgla, a 39% z bardziej zrównoważonych elektrowni wodnych, wiatrowych i słonecznych. Zatem skoro głównym źródłem energii do wytwarzania elektryczności jest w dalszym ciągu spalanie paliw kopalnych, to czy pojazdy elektryczne są tak ekologiczne, jak nam się wydawało?... i to bez poruszania tak istotnej kwestii, jak wydobycie litu do akumulatorów!

Pomijając wszystko inne, pojazdy elektryczne mogą być jednak nawet o 70% bardziej energooszczędne niż ich odpowiedniki z silnikiem napędzanym olejem i benzyną. Faktem jest, że pojazdy z silnikiem Diesla mają trudności z osiągnięciem 40% efektywności paliwowej, a silniki spalinowe marnują lub tracą 50% energii zawartej w paliwie. Co więcej, pojazdy elektryczne są znacznie łaskawsze dla środowiska, emitując mniej toksycznych substancji zanieczyszczających powietrze i gazów cieplarnianych. Badania przeprowadzone przez Europejską Agencję Energii wykazały, że nawet jeśli wziąć pod uwagę sposób wytwarzania energii elektrycznej, emisja dwutlenku węgla z pojazdów elektrycznych jest do 30% niższa niż w przypadku pojazdów z silnikiem benzynowych lub wysokoprężnym.

A prędkość? Cóż, nie należy lekceważyć naszej elektrycznej alternatywy, jest wiele pojazdów, które za swoją cenę mogą zapewnić niezłą przejażdżkę w porównaniu z pojazdami na benzynę czy olej napędowy, począwszy od Porsche Taycan osiągającego 96 km na godzinę w 2,4 sekundy i prędkość maksymalną 260 km na godzinę, po Rimac Nevera osiągającego 96 km na godzinę w 1,74 sekundy i maksymalną prędkość 415 km na godzinę. Są to wartości ekstremalne, ale o to chodziło!

Nie można mówić o obsesji człowieka na punkcie ruchu bez spojrzenia w górę i porozmawiania na temat lotnictwa. Jak zamierzamy posprzątać niebo?

Przemysł lotniczy postawił sobie wyzwanie w postaci osiągnięcia zerowej emisji dwutlenku węgla netto do 2050 r. Aby tego dokonać, musi zwrócić się w stronę zrównoważonych paliw lotniczych (SAF). Według Międzynarodowego Zrzeszenia Przewoźników Powietrznych, przyjęcie SAF, takich jak odpadowe oleje i tłuszcze, może zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych nawet o 80%. Wiem! Lot na starym tłuszczu po frytkach – kto by pomyślał? Jednak SAF można wytworzyć z całej gamy ekologicznych źródeł, w tym odpadów rolniczych i węgla wychwyconego bezpośrednio z powietrza – jedyną rzeczą powstrzymującą ich przyjęcie są wysokie koszty produkcji i niska dostępność SAF.

Jakie inne opcje możemy rozważyć? Cóż, w naszym podcaście DesignSpark rozmawiamy z firmą Cranfield Aerospace Solutions, która przerabia istniejący samolot z paliwa kopalnego na technologię wodorowych ogniw paliwowych.

Technologia ta ma zerową emisję CO², gęstość energii w jej akumulatorach wynosi 1/10 gęstości konwencjonalnego paliwa lotniczego i jest tańsza. Podsumowując, budują pierwszy w pełni certyfikowany samolot napędzany paliwem wodorowym o zerowej emisji CO2.

W podcaście usłyszycie także o „Projekcie Fresson” oraz o tym, że ukończyli etap projektowania latającej wersji demonstracyjnej i są obecnie w fazie regularnych testów i produkcji.

Posłuchajcie o wyzwaniach, z którymi się zmagają, próbując upakować układ w taki sposób, aby pasował do samolotu – gdyż zasilanie wodorem wymaga dużo miejsca. Jak na ironię, chociaż jest to najlżejszy pierwiastek znany człowiekowi, utrzymanie go w ryzach wymaga dużo ciężkiego materiału, ponieważ jak to gaz, ma ochotę przez wszystko się przedostać. Zatem to, co osiągnęli z upakowaniem układu, jest niesamowite – de facto unikatowe, ponieważ udało im się zmieścić układ wodorowych ogniw paliwowych (HFC) o wymiarach stanowiących 110% zastępowanego przez nie silnika, co czyni go obecnie układem HFC o największej gęstości objętościowej na naszej planecie – coś, z czego wszyscy są dumni.

Rozmawiają o przyszłości i skalowalności ich modelu, wyzwaniach, jakie on ze sobą niesie, a także ekscytacji związanej z posiadaniem pierwszej certyfikowanej rentownej usługi, z perspektywą płatnej obsługi pasażerów i towarów – a wszystko to napędzane wodorem. Nie możecie tego przegapić, to naprawdę trzecia rewolucja lotnicza. Posłuchajcie podcastu już teraz!

Oczywiście nie wszystkie zanieczyszczenia to niewidoczne emisje. Człowiek jest także winny produkowania odpadów powstałych z wykorzystania technologii i stwarza nowe wyzwania w zakresie ich usuwania.

Jest to bardziej widoczne w przypadku zaśmiecania kosmosu. Jak posprzątać 8 000 ton śmieci na naszej orbicie? Czym są te śmieci? Cóż, mogą w zasadzie być wszystkim, co pochodzi od człowieka i nad czym nie mamy już kontroli. Rozmiary mogą wahać się od ważących 4,5 tony części nieczynnego satelity, poprzez śrubokręt upuszczony w trakcie naprawy stacji kosmicznej, aż po zamarznięty mocz! I jest to niebezpieczne… śmieci te pędzą z prędkością 7 km na sekundę (co odpowiada przejechaniu 800 km z Marsylii do Paryża w mniej niż minutę), powodując eksplozję w przypadku uderzenia.

Możecie zapytać, czy to naprawdę stanowi problem? Przecież to jest tam wysoko i nie na stoi nam na drodze?

Nieprawda, utrzymywanie porządku na naszej orbicie jest kluczowe do ochrony naszego życia technicznego i pozostawania w kontakcie. Od nawigacji w pojeździe, po oglądanie telewizji i korzystanie z telefonów komórkowych – jesteśmy uzależnieni od satelitów. Właśnie dlatego Europejska Agencja Kosmiczna uruchomiła Inicjatywę Czysta Przestrzeń Kosmiczna (ang. Clean Space Initiatice), która ma pomóc w jej uporządkowaniu i opracowaniu pomysłów inżynieryjnych dla przestrzeni kosmicznej.

O wyzwaniach, jakie przed nimi stoją, możecie posłuchać w rozmowie z szefem Inicjatywy Czysta Przestrzeń Kosmiczna w naszym podcaście – to fascynujące!

Jeśli spojrzeć na to realnie, to nigdy nie pozbędziemy się obsesji, aby ruszyć szybciej i dalej – pytanie na przyszłość brzmi: czy jesteśmy w stanie zrobić to bardziej ekologicznie?